Wie viel Energie aus der Explosion einer H-Bombe von 1 Megatonne könnten wir einfangen, um nützliche Arbeit zu leisten?

Ich gebe Ihnen eine Analogie.

Molotowbomben werden hergestellt, indem man eine Plastikflasche mit Benzin füllt, einen Docht raffiniert anbringt, ihn anzündet und auf ein Ziel wirft, normalerweise ein Auto oder einen Polizisten, der eine Demonstration kontrolliert.

Jetzt gibt es eine Reihe von BTUs Energie in dieser Flasche Benzin. Ich kann Sie paraphrasierend fragen

Könnten wir diese Molotows besser nutzen, indem wir sie kontrolliert explodieren lassen und die Energie, die sie produzieren, einfangen?

Du kennst die Antwort. Es ist der Automotor. Die kontrollierte Fusionsforschung versucht, den entsprechenden "Automotor" zu schaffen, um die Energie in der H-Bombe zu nutzen.

Man könnte die Benzinexplosion nicht besser kontrollieren als in einem Automotor. Die Leute würden lachen, wenn man vorschlagen würde, ein Fass Benzin zum Explodieren zu bringen und ein System zu entwickeln, um die Energie zu nutzen, oder?

Dasselbe gilt für die Fusion, sie muss inkrementell sein.

Denken Sie über Dynamit oder Nitroglycerin oder eine Reihe anderer Sprengstoffe nach, die nicht zur Energieerzeugung verwendet werden, da die Explosionen nicht inkrementell nützlich und sicher sein können.

In den 1970er Jahren führte das Los Alamos National Laboratory das PACER-Projekt durch, um die Verwendung von thermonuklearen Explosionen als Mittel zur Erzeugung von elektrischem Strom und zur Züchtung von Nuklearmaterialien zu untersuchen. Das allgemeine Layout des ursprünglich vorgeschlagenen Fusionskraftwerks ist in der folgenden Abbildung zu sehen:

Die Systemparameter wurden untersucht, aber eine der Ideen war, etwa 800 thermonukleare 50-kT-Sprengkörper pro Jahr zur Explosion zu bringen. Da der Umwandlungswirkungsgrad etwa 30 % betragen sollte, wäre die erzeugte elektrische Energie gewesen

$\displaystyle 0.3 \cdot 800 \cdot 50\,{\rm kT \cdot yr^{-1}}\frac{4.2 \cdot 10^{12}\,{\rm J \cdot kT^{-1}}}{3.15 \cdot 10^7\,{\rm s \cdot yr^{-1}}} \approx 1.6\,{\rm GW}$,

ca. 80 % der Nennleistung, denn das war der angenommene Kapazitätsfaktor .

Der Wärmeverlust war aufgrund der Verzunderungseigenschaften kein großes Problem. B. die Wärmeleitfähigkeit von Steinsalz beträgt$10\,{\rm W \cdot m^{-1} \cdot K^{-1}}$, wobei eine grob vereinfachte Geometrie angenommen wird, die aus einer flachen Platte von ungefähr besteht$1\,{\rm km^2}$mit$100\,{\rm m}$von Dicke und das Ganze$500\,{\rm K}$Wärmegradient angelegt, ist der resultierende Wärmefluss etwa

$\displaystyle 10\,{\rm W \cdot m^{-1} \cdot K^{-1}} \cdot \frac{10^6\,{\rm m^2}}{100\,{\rm m^{-1}}}500\,{\rm K} = 50\,{\rm MW}$,

weniger als 1% der thermischen Leistung.

Die technischen Begrenzungsfaktoren waren die relativ niedrige Temperatur, die innerhalb eines Steinsalzhohlraums erreichbar ist, und die großen Hohlraumgrößen, die erforderlich sind, um einen Kontakt der Wände mit dem unvermischten Feuerball zu vermeiden.

Offensichtlich gab es auch Probleme mit der Sicherheit und der öffentlichen Wahrnehmung .

Siehe Seite 8 dieses Magazins für eine Übersicht und LA-5764-MS für die Details (Achtung: 22 MB PDF-Datei).

Wenn 1 Tonne TNT etwa 4,184 Gigajoule freisetzt, was 1162,2 kWh entspricht, entspricht 1 Megatonne 4,184 x 1000000 = 4184000 Gigajoule, was 1.162.222.222 kWh entspricht. Ein durchschnittliches 2000 ft2 großes Haus in Boston, MA, verbraucht 820 kWh/Monat, also 9840 kWh/Jahr. 1162222222/9840 = 118.112 Haushalte für ein Jahr. Vielleicht nicht die beste Methode, um die Energie zu nutzen, aber warum nicht?

Es tut mir leid, dass es keine aktuellen Beiträge dazu gibt. Nun ... der Teufel ... wie immer ... steckt im Detail. Ich habe den folgenden Vorschlag, nachdem ich das Design von thermonuklearen Waffen online studiert habe. Warum konnten wir nicht eine Kuppel über einem verlassenen Tagebau errichten und dann die Luft herauspumpen, um ein versiegeltes Teilvakuum zu bilden. Es könnte leicht 5-10 Tausend Quadratmeter sein. Dann setzen wir ein Gerät mit einer Megatonne in Dead Center aus. Die Schale ist aus einige Zentimeter dickem Eisen, vielleicht mit einer Bleiauskleidung. Wir können auch Bor einbauen, um alle freien Neutronen aufzusaugen. Meine Begründung?? Wärme wird von einer Atombombe – oder irgendetwas anderem – durch Leitung, Konvektion und Strahlung übertragen. Meine Idee mag sehr rücksichtslos erscheinen, aber wir würden über eine Kugel mit einem Fassungsvermögen von einer Billion Kubikmetern sprechen. Die Hitze und der Druck des sich ausdehnenden Gases würden lange vor dem Auftreffen auf die Wand nachlassen. Ironischerweise glaube ich, dass dieses Gerät sicherer wäre als die vielen Kernspaltungsreaktoren der Welt (Sie wissen schon, wie Three Mile Island, Tschernobyl und Fugushima Dayachi in Japan?), da es KEINE Möglichkeit eines „China-Syndroms“ gibt. AH – du fragst – aber was ist mit der Strahlung – sowohl thermisch als auch Gammastrahlen? Nukes erzeugt tatsächlich "weiche" Röntgenstrahlen. Diese sind wichtig, da sie verwendet werden, um die Arbeit der Dampferzeugung zu erledigen. Ich schlage vor, eine leichte, relativ röntgenstrahlendurchlässige Hülle einen Meter innerhalb der Innenwand zu haben. Zwischen die beiden Wände kann ein Schaum auf Wasserbasis eingespritzt werden. Eine solche Substanz wäre für die Röntgenstrahlen sehr transparent. Wasserstoffbomben verwenden tatsächlich eine Schicht Polystyrolschaum auf dem Innengehäuse, um zu "reflektieren". Gammastrahlung von der Außenwand auf die Ulam-Teller-Kapsel, die alle „Goodies“ enthält (Lithiumdeuterid und die Plutonium-„Zündkerze“, die kritisch wird und das Ding auslöst, nachdem es genau auf die richtige Menge komprimiert wurde.) In unserem Szenario , wir wollen keine inszenierte Strahlungsimplosion über das hinaus, was ein Megatonnen-Gerät für uns bereitstellt. Und Styropor wäre teuer und weniger "grün" als The Bomb. Der dicke Schaum würde einfach zu Live Steam verdampfen oder im schlimmsten Fall zu einem Niedertemperaturplasma. Es konnte an mehreren Stellen angezapft werden, um die Mutter aller Dampfturbinen zum Laufen zu bringen. s komprimiert genau die richtige Menge.) In unserem Szenario wollen wir keine abgestufte Strahlungsimplosion über das hinaus, was ein Megatonnen-Gerät für uns bereitstellt. Und Styropor wäre teuer und weniger "grün" als The Bomb. Der dicke Schaum würde einfach zu Live Steam verdampfen oder im schlimmsten Fall zu einem Niedertemperaturplasma. Es konnte an mehreren Stellen angezapft werden, um die Mutter aller Dampfturbinen zum Laufen zu bringen. s komprimiert genau die richtige Menge.) In unserem Szenario wollen wir keine abgestufte Strahlungsimplosion über das hinaus, was ein Megatonnen-Gerät für uns bereitstellt. Und Styropor wäre teuer und weniger "grün" als The Bomb. Der dicke Schaum würde einfach zu Live Steam verdampfen oder im schlimmsten Fall zu einem Niedertemperaturplasma. Es konnte an mehreren Stellen angezapft werden, um die Mutter aller Dampfturbinen zum Laufen zu bringen.